Limitació del flux aeri durant l’exercici en atletes i en pacients amb MPOC greu. Relacions amb la hiperinflació dinàmica, la funció dels músculs respiratoris i variables clíniques

Abstract

La Limitació del Flux Espiratori (EFL) determina l’existencia d’un flux espiratori màxim per cada volum pulmonar i limita la capacitat ventilatoria. L’EFL enlenteix el buidament pulmonar, afavorint l’increment del volum tele-espiratori (End-Expiratory Lung Volume - EELV) o Hiperinflació Dinàmica (HD). L’HD permet un flux espiratori màxim superior, però EFL i HD tenen efectes negatius sobre la capacitat ventilatoria: sobrecàrrega i malfunció muscular inspiratoria, increment del treball respiratori elàstic, contribució a la percepció de dispnea. La clàssica determinació de l’EFL per superpossició de corbes flux-volum espontànies amb la màxima tendeix a sobrevalorar-la. La validació el 1994 de l’aplicació de pressió negativa espiratoria (Negative Expiratory Pressure, NEP) per detectar l’EFL, tècnica senzilla i aplicable durant l’exercici, ens permet revisar i ampliar els coneixements. Objectiu: Estudiar el desenvolupament d’EFL i canvis dels volums pulmonars, així com les interrelacions d’ambdós amb l’exercici en atletes i pacients amb MPOC severa. En el segon escenari, avaluar el paper de la possible disfunció dels músculs respiratoris en el comportament de EFL-HD i les relacions dels tres amb variables clíniques fonamentals: dispnea i qualitat de vida relacionada amb la salut (CVRS). Població, material i mètodes: El treball consta de dos subestudis: A) atletes i B) pacients amb MPOC. A inclogué 10 varons, ciclistes de competició, als que es realitzà espirometria (pre i postexercici), mesura de pressions respiratories màximes i Ventilació Voluntaria Màxima (VVM) i cicloergometria màxima incremental, amb mesures de EFL (NEP -10cm H2O) i EELV (Capacitat Inspiratoria, CI). B inclogué 25 homes amb MPOC estadi 3-4, als que determinàrem funció pulmonar (espirometria, VVM, pletismografia i difusió), capacitat d’esforç (cicloergometria incremental i proba de marxa), cicloergometries submàximes amb NEP (-3) i EELV (CI), funció muscular respiratoria (força: pressions màximes ins- i espiratoria; resistencia: càrrega dintell màxima ins- i espiratoria en proba incremental i temps de tolerància del 80% d’aquestes càrregues), dispnea (escala MRC) i CVRS (Saint George Respiratory Questionnaire, SGRQ). Resultats: A) El consum pic d’oxigen fou 72(67-82)ml.kg-1.min-1 i la Ventilació 147(122-180)l.min-1 (88% VVM). FEV1 i fluxos mesoespiratoris s’havien incrementat significativament després de l’exercici; només el ciclista de més edat (33 a) presentà EFL (26% del volum circulant) i sols en el pic d’exercici; l’EELV del grup descendí durant l’exercici lleuger-moderat un 13(5-33)%FVC (p<0,05), incrementant-se posteriorment (en el pic d’esforç era similar al valor pre-exercici). B) Els pacients (FEV1 promig= 31%v.ref.) presentaven una reducció moderada de força i resistencia dels músculs respiratoris; 19 mostraven EFL en repòs i 24 al 70% de la càrrega màxima (Wmax); els pacients amb EFL en repòs referien menys dispnea en l’exercici màxim (Borg) i en l’escala MRC, i millor puntuació en el domini d’Impacte del SGRQ; l’EELV s’incrementà des de repòs al 70%Wmax (9% FVC ref), al 70%Wmax es correlacionava inversament amb el percentatge de la corba flux volum amb EFL, amb la resistència muscular respiratoria i amb la capacitat d’esforç i positivament amb dispnea i puntuació del SGRQ; els 6 que no incrementaren l’EFL durant l’exercici tenien menor resistencia muscular espiratoria; l’anàlisi multivariant trià FEV1, resistencia muscular espiratoria i l’EFL com predictors independents d’EELV al 70%Wmax. Conclusions: L’EFL és infreqüent i no explica l’HD prop del màxim, que retorna EELV al nivell de repòs, en l’exercici progressiu en homes joves, ciclistes entrenats. Els homes amb MPOC evolucionada presenten freqüentment EFL en repòs, i l’exercici sol incrementar-la, malgrat la gran variabilitat. L’exercici submàxim produeix generalment HD, però no sempre. La relació inversa %EFL - EELV podria indicar que l’ús de la reserva de flux espiratori o de volum són mecanismes alternatius i complementaris per incrementar la Ventilació, depenent l’augment de volum del grau d’obstrucció, %EFL i de la resistencia muscular espiratoria. La freqüent disfunció muscular espiratoria podria afavorir el desenvolupament d’HD i menys EFL, estrategia ventilatoria clínicament més desfavorable, associada amb més dispnea, menor capacitat d’exercici i pitjor CVRS.

The expiratory flow limitation (EFL) determines the existence of a peak flow for each lung volume and ventilatory capacity limits. The EFL slow down the emptying lung, favoring an increase in teleexpiratory volume (End-Expiratory Lung Volume - EELV) and Dynamic Hyperinflation (HD). The HD allows a higher peak flow, but EFL and HD have negative effects on ventilatory capacity: inspiratory muscle overload and disfunction, increased respiratory elastic work and contributing to dyspnea perception. The classical determination of the EFL by superimposition of spontaneous flow-volume curve with the maximum tends to overestimate it. The validation in 1994 of the application of negative expiratory pressure (Negative Expiratory Pressure, NEP) to detect EFL, a simple technique applicable during exercise, allows us to revise and expand knowledge. Objectives: To study the EFL development and changes in lung volumes and the relationships of both during exercise in athletes and severe COPD patients. In the second scenario, to assess the potential role of dysfunction of the respiratory muscles in the behavior of EFL-HD and their relations with main clinical variables: dyspnea and quality of life related to health (QOL). Population, material and methods: The work includes two substudy A) athletes and B) COPD patients. A) Ten men, racing cyclists, were enroled; they performed spirometry (pre and postexercise), measure of maximum respiratory pressures and maximum voluntary ventilation (MVV) and maximum incremental cycloergometry with measures of EFL (NEP-10cm H2O) and EELV (inspiratory capacity, IC). B) included 25 men with COPD stage 3-4; lung function (spirometry, MVV, plethysmography and diffusion), exercise capacity (incremental cycloergometry and 6-minutewalking test), submàximal cycloergometries with NEP (-3) and EELV ( CI) measures, respiratory muscle function (strength: maximum ins-and expiratory pressures; endurance: maximum load threshold ins-and expiratory time and incremental test tolerance of 80% of these charges), dyspnea measure (MRC scale) and QOL assessement (St. George Respiratory Questionnaire, SGRQ) were performed. Results: A) peak oxygen consumption was 72 (67-82) ml.kg-1.min-1 and Ventilation 147 (122-180) L.min-1 (88% VVM). Middle-expiratory flows and FEV1 were significantly increased after exercise, only the older rider (33) presented EFL (26% of tidal volume) and only at peak exercise, the group EELV descended during light-moderate exercise in 13 (5-33)% FVC (p <0.05), increasing later (at peak exercise was similar to pre-exercise value). B) Patients (mean FEV1 = 31% v.ref.) showed a moderate reduction of respiratory muscles strength and endurance; 19 showed EFL at rest and 24 at 70% of the maximum load (Wmax); those patients with EFL showed less resting (MRC scale) and at maximal exercise (Borg) dyspnea, and best score on the SGRQ impact domain; the EELV increased from rest to 70% Wmax (9% FVC ref), at 70% Wmax correlated inversely with the percentage of tidal EFL, with respiratory muscle endurance and exercise capacity and positively with effort dyspnea and SGRQ score; those 6 patients who showed not EFL increase during exercise had lower expiratory muscle endurance; multivariate analysis selectioned FEV1, expiratory muscle endurance and EFL as independent predictors of 70% Wmax EELV. Conclusions: EFL is rare and does not explain the HD near the maximum, which returns to the level of resting EELV in progressive exercise in young men, trained cyclists. Men with advanced COPD often have EFL at rest, exercise often increase it, despite the great variability. Submaximal exercise usually produces HD, but not always. The inverse relationship EFL% - EELV could indicate that the use of the volume and expiratory flow reserves are alternative and complementary mechanisms to increase ventilation, depending the volume increase of the degree of obstruction, expiratory muscle endurance and % EFL. The frequent expiratory muscle dysfunction may favor the development of HD and less EFL, a more clinically unfavorable ventilatory strategy associated with more dyspnea, lower exercise capacity and worse QOL.